微生物生態(tài)學(xué)生物群體的相互作用

微生物生態(tài)學(xué)生物群體的相互作用第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)微生物間的相互作用第二節(jié)微生物與植物之間的相互關(guān)系第三節(jié)微生物與動物之間的相互關(guān)系第四節(jié)微生物與人體的相互關(guān)系第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)微生物群體之間的相互作用1、微生物群體內(nèi)不同個體也存在正和負(fù)的相互作用關(guān)鍵決定于群體密度一、微生物群體內(nèi)的相互作用第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二群體密度生長速率正作用負(fù)作用在正和負(fù)的相互作用中群體密度對生長速率的綜合影響第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2、微生物群體內(nèi)的正作用——合作(協(xié)同作用)接種量大小對延滯期的影響(代謝產(chǎn)物、生長因子－群體感應(yīng))對底物降解、遺傳物質(zhì)交換、病原菌致病和對不良環(huán)境抵抗都存在協(xié)同作用（遺傳物質(zhì)的接合交換需要高群體密度>105個細(xì)胞/ml;在群體密度低的時候通過形成凝結(jié)塊促進(jìn)遺傳物質(zhì)交換:糞腸球菌受體細(xì)胞產(chǎn)生外激素(Pheromones),外激素誘導(dǎo)供體菌合成凝結(jié)素,使供受體形成凝結(jié)塊有利于遺傳物質(zhì)的交換.)通過信號傳遞達(dá)到協(xié)同作用,也是保護(hù)種的延續(xù)的有效途徑。如果群體密度小，個體的代謝產(chǎn)物不能得到合理使用，生長緩慢，生長率增加也緩慢；如果群體密度大，生長速率加快。粘液菌的綱柄菌屬可以聚集到一個中心細(xì)胞上形成子實體而尋找食物，遇到有毒物質(zhì)也可通過聚集作用避開傷害。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二3、微生物群體內(nèi)的負(fù)作用——競爭（1）對食物的競爭；（營養(yǎng)物、光、空間和宿主）病毒和蛭弧菌競爭受體上的空間（2）產(chǎn)生有毒物質(zhì)進(jìn)行競爭；土壤亞表面有機(jī)酸的累積會使葡萄糖代謝受到抑制競爭的結(jié)果導(dǎo)致生長率下降。E.coli中hok（host－killinggene）基因，編碼一種多肽（Hok）可以破壞跨膜電位并導(dǎo)致細(xì)胞死亡，還有一種sok基因（suppressionofkilling），編碼反義mRNA，阻斷hok基因的表達(dá)，細(xì)胞受到保護(hù)。第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二二、不同微生物群體間的相互作用1、作用效應(yīng)一方得益，另一方無影響；雙方都得益；一方得益，另一方受害。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2、相互作用的種類（8種）作用名稱作用結(jié)果群體A群體B互惠共生關(guān)系＋＋偏利共生關(guān)系0＋寄生關(guān)系＋－競爭關(guān)系－－協(xié)作關(guān)系＋＋捕食關(guān)系＋－中立關(guān)系00拮抗關(guān)系0或＋－0：無影響＋：正效應(yīng)－：負(fù)效應(yīng)第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（1）中立關(guān)系（Neutralism）所研究的兩個群體之間不存在任何關(guān)系代謝能力差別極大的兩個群體（互不影響）；群體密度很小的兩個群體(貧營養(yǎng)環(huán)境中的不同微生物群體)；一個微生物群體處在休眠狀態(tài)，與其他微生物群體的關(guān)系(其他群體產(chǎn)生某些酶來破壞休眠狀態(tài),重新相互作用)；不利于微生物旺盛生長的環(huán)境條件（冰塊中受凍結(jié)的微生物群體）。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二微生物群體間在一個共同的環(huán)境中生長，一方為另一方的生長創(chuàng)造營養(yǎng)條件或改善其環(huán)境條件，而本身不受影響，這種彼此建立的關(guān)系。（2）偏利共生關(guān)系（Commersalism）污泥中的鏈狀偏利共生關(guān)系甲醇某一微生物群體厭氧降解甲烷氧化菌甲烷有機(jī)酸甲醇菌多聚物有機(jī)酸利用菌微生物溶解無機(jī)鹽,產(chǎn)生生長因子,降解一些毒素,富集重金屬離子等,為其他微生物生長提供便利條件.第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二共代謝（Co-metabolism）共代謝指在某種特殊底物上生長的一種群體能順便氧化第二種底物，而第二種底物不能作為這一種微生物群體的碳源和能源。共代謝在污染環(huán)境中的污染物降解過程起著很大的作用。Eg:JacksonFoster觀察到依靠石蠟烴生長的諾卡氏菌,在加有芳香烴的培養(yǎng)液中，對芳香烴具有氧化作用。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（3）協(xié)作關(guān)系（Synnergism）指兩個微生物群體生活在一起,互相獲利,但兩者之間的關(guān)系沒有專一性,分開時能單獨(dú)生活在各自的自然環(huán)境中。（關(guān)系不緊密，其中一個群體可被其它群體取代）例：

纖維分解細(xì)菌，將纖維素分解為葡萄糖，提供給自生固氮菌作為碳源；

自生固氮菌，固定N2為NH3，提供給纖維素分解菌作為氮源。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二群體（1）化合物A化合物B化合物C能量＋末端產(chǎn)物群體（2）在微生物降解污染物和有毒物質(zhì)方面有重要作用環(huán)己烷生長素諾卡氏菌假單胞菌代謝產(chǎn)物兩個或兩個以上微生物群體相互提供所需的營養(yǎng),這種群體之間的相互作用叫做互營關(guān)系(Syntrophism)第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二意義：使有關(guān)的微生物群體共同參與某一種物質(zhì)的代謝過程。有機(jī)磷殺蟲劑地亞農(nóng)節(jié)桿菌和鏈霉菌共同生活才能完全降解;單獨(dú)生活時,都不能礦化地亞農(nóng)的嘧啶環(huán)產(chǎn)物（無毒）第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二魚肝油青霉和白地霉通過協(xié)作關(guān)系共生時能降解除草劑敵稗，并去除毒性

魚肝油青霉降解敵稗為丙酸和3,4-二氯苯胺，并能利用丙酸為能源和碳源，但不能進(jìn)一步分解有毒的3,4-二氯苯胺

白地霉不能分解敵稗，但能把3,4-二氯苯胺分解成四氯偶氮苯（毒性小很多）因此，敵稗存在時,兩種真菌刺激生長，否則會爭奪有限的營養(yǎng)資源。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（4）互惠共生關(guān)系（Mutualism）兩種生物緊密生活在一起，形成共生體后互換生命活動產(chǎn)物，形成互相依存、缺一不可的關(guān)系。（不可替代性）最有名的例子:地衣藻類(藍(lán)細(xì)菌)與真菌的共生體光合作用,碳水化合物保護(hù)作用,生長因子、無機(jī)鹽地衣第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二地衣lichens真菌：子囊菌、擔(dān)子菌；藻類：綠藻；藍(lán)細(xì)菌：念珠藻可以抵抗不良環(huán)境（巖石表面）產(chǎn)生有機(jī)酸溶解無機(jī)鹽一些可以固氮（固氮藍(lán)細(xì)菌）檢測大氣中的二氧化硫(二氧化硫抑制藻類生長)地衣的生理功能:第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二厭氧沼氣發(fā)酵中的電子傳遞互惠共生關(guān)系MBCO2CH4CH3COOHCH3CH2OHHCO3-HCOOHDVMFDV:脫硫弧菌MF:甲酸甲烷桿菌MB:巴氏甲烷八疊球菌CH4H2O第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（5）競爭作用（Competition）兩個或多個群體共同依賴同一個生長基質(zhì)或環(huán)境條件，結(jié)果使一方或雙方群體大小或生長率受限制的現(xiàn)象。(競爭包括對生存空間和食物的競爭)競爭排斥:即強(qiáng)者生存，弱者淘汰（主要）；（草履蟲和雙小核草履蟲，后者生長速率快，競爭獲勝）(毒素、光、溫度、pH、氧氣)競爭共存:如海洋中的嗜冷細(xì)菌（0～5℃生長）和低溫細(xì)菌（5℃以上生長）能生活在一起，因為海洋溫度不斷變化，兩種菌交替適溫生長率最高。第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二在一個環(huán)境中，一個群體產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物使共處的另一群體生長受抑制，而本身不受影響，這種關(guān)系稱為拮抗。（6）拮抗作用（Amensalism）拮抗物質(zhì)：乳酸等有機(jī)酸、氧化S產(chǎn)生硫酸、消耗O2產(chǎn)生CO2、抗生素等第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二非特異性的拮抗關(guān)系特異性拮抗關(guān)系如：酸牛奶、酸泡菜，乳酸菌生長，產(chǎn)生乳酸而抑制其他微生物生長，以防腐敗并保持風(fēng)味。如：抗生菌產(chǎn)生的抗生素能專一的抑制某類微生物的生長。青霉素～G+，鏈霉素～G-頭孢霉菌是小麥的致病菌，可以在死亡的小麥組織中生長并分泌抗真菌物質(zhì)，阻止其它真菌在這種組織中生長。第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（7）寄生關(guān)系（Parasitism）寄生物從宿主群體中獲取營養(yǎng)物，而寄主受害的關(guān)系。寄生物包括病毒、細(xì)菌、真菌、原生動物，寄主包括細(xì)菌、真菌、原生動物和藻類。意義：寄生物對于控制宿主群體的大小和節(jié)省自然界微生物所需的營養(yǎng)物起著很大的作用。寄生物和寄主之間的關(guān)系具有特異性。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二外寄生內(nèi)寄生超寄生蛭弧菌寄生于G-菌的細(xì)胞壁和質(zhì)膜之間。專性寄生：如病毒是絕對專性寄生于寄主細(xì)胞內(nèi)；兼性寄生：如棉花枯萎?。ㄕ婢肭置藁ǜ?，兼性寄生，也可腐生）病毒又寄生于蛭弧菌上第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（8）捕食作用（Predation）一種生物靠吞食或消化另一種生物而生存的關(guān)系捕食性真菌原生動物節(jié)毛蟲可以吞噬原生動物草履蟲，原生動物袋裝草履蟲